بهینه سازی عملکرد سیکل ترکیبی توربین گاز با هوای تحتانی

پیش بینی عملکرد یک توربین گازی در شرایط مختلف جوی، موجب به کارگیری صحیح موتور، صرفه جویی در مصرف انرژی، بهبود عملکرد و افزایش عمر مفید آن می شود. یکی از عوامل مهم در عملکرد یک توربین گازی که تحت تاثیر شرایط جوی نیز قرار دارد، دمای ورودی توربین (tit) است. tit همان دمای بیشینه سیکل است که در اینجا مورد بررسی قرار می گیرد. برای هر دمای بیشینه، بیشترین راندمان حرارتی و کمترین مصرف مخصوص سوخت بدست آمده است. همچنین اثر دمای بیشینه بر روی پارامترهای مختلف توربین گازی ge-f5 مثل نسبت فشار کمپرسور، دمای ورودی به توربین و دمای ورودی هوا به کمپرسور مورد مطالعه قرار گرفته است. امروزه استفاده از نیروگاه های سیکل ترکیبی برای تولید انرژی الکتریکی به دلیل بزرگ بودن بازده حرارتی آن در مقایسه با سیکل های گازی و مصرف بهینه سوخت و هم چنین زمان راه اندازی کوتاه در مقایسه با سیکل های بخار مورد توجه قرار گرفته است. در این تحقیق سیکل ترکیبی توربین گاز با هوای تحتانی، که از دو سیکل توربین گاز تشکیل شده، به منظور بهینه سازی مورد تحلیل ترمودینامیکی بر اساس مفهوم اگزرژی قرارگرفته است. هدف بدست آوردن مقادیر بهینه سه پارامتر مهم، یعنی نسبت دبی جرمی هوای سیکل تحتانی به سیکل فوقانی، نسبت فشار کمپرسور سیکل تحتانی و نسبت فشار کمپرسور سیکل فوقانی است. بهینه سازی بر اساس یافتن مقادیر بیشینه بازده حرارتی و بازده قانون دوم سیکل ترکیبی و مقدار کمینه اتلاف اگزرژی کل سیکل انجام شده است. بدین منظور برنامه کامپیوتر به زبان matlab نوشته شده است که توسط آن بازگشت ناپذیری، راندمان قانون دوم، راندمان حرارتی و سایر مقادیر مورد نیاز محاسبه شده و نمودارهای مربوطه رسم می شوند. مقادیر بهینه سه پارامتر فوق به ترتیب برابرند با .1.02,4.3,21 با فرض تبدیل یک نیروگاه گازی ساده به نیروگاه سیکل ترکیبی با هوای تحتانی، دو سیکل با یکدیگر مقایسه شده است . با این تبدیل مقدار کار تولیدی، راندمان حرارتی و راندمان قانون دوم نیروگاه بطور متوسط 24 درصد افزایش یافته و مقدار مصرف مخصوص سوخت نیروگاه بطور متوسط 19 درصد کاهش یافته است. در ضمن با این تبدیل ، اگزرژی اگزوز بطور متوسط 38 درصد کاهش یافته و بازگشت ناپذیری سیکل بطور متوسط 14 درصد افزایش یافته است. همچنین اضافه کردن سیکل هوای تحتانی به یک نیروگاه توربین گاز ساده ، معادل کاهش دادن دمای هوای ورودی به سیکل از 43درجه سانتیگراد به 20- درجه سانتیگراد است.